УСТРОЙСТВО ВЫРАВНИВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВ В ЭЛЕКТРОЛИЗЕРАХ Российский патент 1997 года по МПК C25B1/04 C25B1/08 

Устройство предназначено для выравнивания давления кислорода и водорода в анодных и катодных частях электролизных ячеек электролизеров, используемых для получения технологических сред, питания кислородно-водородных горелок для сварки, резки, пайки металлов, производства кварцедувных работ.

Известно простейшее устройство выравнивания давлений, состоящее из гидрозатвора для водорода и гидрозатвора для кислорода, соединенных друг с другом в нижней части и образующих сообщающиеся сосуды (Л.М.Якименко и др. Электролиз воды. М. Химия, 1970, с.107, рис. Ш-3).

Недостаток устройства состоит в способности выравнивать относительно небольшую разность давлений, определяемую разностью столбов жидкости в гидрозатворах, что для многих случаев недостаточно.

Наиболее близко устройство выравнивания давлений, состоящее из сообщающихся сосудов с жидкостью. В каждом из сосудов, соединенных с соответствующими газопроводами или сосудами с газами, имеется поплавок, соединенный штоком с клапаном, выпускающим газ в атмосферу при его давлении, превышающим давление газа в другом газопроводе или сосуде (Л.М.Якименко и др. Электролиз воды. М. Химия, 1970, с.109-110, рис. Ш-4; Авт. св. СССР N 51306, 1938).

Недостаток устройства состоит в пониженной надежности работы из-за отсутствия контроля за количеством жидкости, которое может изменяться как за счет испарения, так и за счет конденсации паров воды, содержащейся в газах.

Уменьшение количества жидкости ведет к потере газов, а чрезмерное увеличение ведет к росту разности давлений газов.

Недостаток устройства состоит в том, что при включении электролизера, за счет заполнения электролита пузырьками газов, уровень электролита увеличивается, что закрывает подпитывающий клапан и прерывает подпитку. Лишь после расходования избыточного объема электролита устройство начинает работать нормально. При малом объеме газа над электролитом в электролизных ячейках и большом газовыделении возможно также увеличение объема электролита, что он вытесняется через газоотводный штуцер в подпитывающий сосуд. Устройство нельзя использовать в элекролизерах с проточной подпиткой.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при любых условиях использования.

Поставленная цель достигается устройством выравнивания давления газов в электролизерах, включающим сообщающиеся сосуды, соединенные с газоотводными каналами электролизера, содержащие поплавки, соединенные штоками с клапанами, и дополнительный сосуд, расположен выше уровня сообщающихся сосудов, в котором один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводом для подачи жидкости из дополнительного сосуда и один из клапанов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости.

Отличие от прототипа состоит в том, что один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводы для подачи жидкости из дополнительного сосуда и один из клапанов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости.

Указанные отличия обеспечивают достижение цели изобретения тем, что за счет вытеснения жидкости из сообщающихся сосудов в дополнительный газами, давление которых выше давления газа в дополнительном сосуде над поверхностью жидкости на величину давления столба жидкости в дополнительном сосуде относительно уровня жидкости в сообщающихся сосудах, обеспечивается открытие обеих клапанов в соответствии с количеством получаемых газов и равенство давлений этих газов при любых условиях использования.

При использовании устройства выравнивания давления в электролизерах фильтрпрессного типа с проточной подпиткой электролита сообщающиеся сосуды располагают выше электролизера.

В электролизерах фильтрпрессного типа с непроточной подпиткой электролита сообщающиеся сосуды размещают на уровне электролизера.

На фиг. 1 показана схема устройства выравнивания давления газов в электролизерах; на фиг. 2 схема устройства выравнивания давления газов в составе электролизера фильтрпрессного типа с непроточной подпиткой электролита.

Устройство выравнивания давления газов (фиг. 1) состоит из сообщающихся сосудов 1 и 2, имеющих поплавки 3 и 4, связанные штоком с клапанами 5 и 6. Газоотводные каналы электролизера, не показанные на чертеже, соединяются с сосудами 1 и 2 патрубками 7 и 8. Дополнительный сосуд 9 расположен над сосудами 1 и 2 и соединен трубопроводом 10 для подачи жидкости с сосудом 2 и электролизером. Выход клапана 5 соединен трубопроводом 11 с дополнительным сосудом 9 выше уровня жидкости H. Выходной штуцер 12 дополнительного сосуда 9 соединен трубопроводом с потребителем газа, не показанным на схеме. Потребность другого газа соединена с выходом клапана 6.

При подаче газов в сообщающиеся сосуды 1 и 2 через патрубки 7 и 8 избыток жидкости через трубопровод 10 вытесняется в дополнительный сосуд 9 и поплавки 3 и 4 опускаются, открывая клапаны 5 и 6. Условием нормальной работы устройства является более высокое давление газа у потребителя, связанного штуцером 12 с дополнительным сосудом 9, чем связанное с выходом клапан 6, и перепад давлений на клапане 5 при максимальном потоке газа должен быть меньше давления столба жидкости высотой H.

Устройство выравнивания давления газов в составе электролизера фильтрпрессного типа с непроточной подпиткой, показанное на фиг.2, состоит из сообщающихся сосудов 1 и 2, имеющих поплавки 3 и 4, связанные штоками с клапанами 5 и 6. Газоотводные каналы, образованные втулками 13 и 14 с радиальными отверстиями, соединяют катодные и анодные части электролизных ячеек с сосудами 1 и 2. Дополнительный сосуд 9 расположен над электролизером и соединен трубопроводом для подачи жидкости 10 с сосудом 1. Выход клапана 5 соединен трубопроводом 11 с дополнительным сосудом 9 выше уровня жидкости H. Выходной штуцер 12 дополнительного сосуда 9 соединен трубопроводом с потребителем, не показанным на схеме. Потребитель другого газа соединен с выходом клапана 6. Сосуды 1 и 2 сообщаются между собой через подпитывающие отверстия 15 в электродах в перфорации в мембранах 16.

Работает устройство следующим образом.

После выполнения электролизера электролитом (30%-ный водный раствор KOH) через дополнительный сосуд 9 в него вливают дистиллированную воду до уровня обеспечивающего возможность вытеснения в него избыточного электролита (не более 5% общего объема) и сосуд 9 герметично закрывают. При пропускании тока через ячейки электролизера выделяются газы, один из которых через канал, образованный втулками 13 с радиальными отверстиями, подается в сосуд 1, а второй газ через канал, образованный втулками 14 с радиальными отверстиями, подается в сосуд 2. Из-за выделения пузырьков газа в электролите его объем возрастает и клапаны 5 и 6 будут закрыты. Возрастающим давлением газов в сосудах 1 и 2 и частях электролизных ячеек, соединенных с этими сосудами каналами с втулками 13 и 14, электролит вытесняется в дополнительный сосуд 9 через трубопровод 10. Уровень электролита в сосудах 1 и 2 снижается и клапаны 5 и 6 открывается, давая выход газам. По мере расположения воды происходит подпитка электролита водой из сосуда 9 через трубопровод 10, поскольку устройство выравнивания давлений обеспечивает и поддержание постоянного уровня электролита в электролизере.

Изобретение относится к химическому оборудованию, в частности к устройствам для выравнивания давления газов в электролизерах. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит сообщающиеся сосуды, соединенные с газоотводными каналами электролизера, с поплавками, соединенными штоками с клапанами. Причем устройство снабжено дополнительным сосудом, один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводом для подачи жидкости из дополнительного сосуда, а один из клапанов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости. 2 ил.

Устройство выравнивания давления газов в электролизерах, содержащее сообщающиеся сосуды, соединенные с газоотводными каналами электролизера, с поплавками, соединенными штоками с клапанами, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным сосудом, причем один из сообщающихся сосудов и электролизер соединены трубопроводом для подачи жидкости из дополнительного сосуда, а один из клапанов соединен трубопроводом с дополнительным сосудом выше уровня жидкости.